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【科普】为何地震发生时人类难于逃生?

2014-08-19 16:39:41   来源:洛赛声学 点击:




    近年来,我国地震灾害频繁发生,无论是汶川地震、玉树地震、雅安地震还是不久前发生的昭通地震,都对人们的生命财产以及国家社会的经济发展造成了极大危害和损失。

    了解地震的振动原理和影响有助于我们在地震发生时进行逃生和自救,也可以在灾后重建时采取有效的技术措施,从而更好地预防和规避同类灾害。

 一、地震的振动原理与破坏

    地震成因是地震学科中一个重大课题,目前普遍认同的是“板块构造学说”。地震有不同的类型,比如,由断层错动或有断层错动或破裂引发的地震成为构造地震,而由火山喷发引起的地震则成为火山地震,由地下溶洞或矿山开采陷落引起的局部地震称陷落地震,由人工爆破和水库蓄水诱发的地震成为人工地震和诱发地震。



    地震构造:地下发生地震的地方叫震源。从震源垂直向上到地表的地方叫震中。从震中到震源的距离叫震源深度。震源浓度小于70公里的地震为浅源地震,在70-300公里之间的地震为中源地震,超过300公里的地震为深源地震。震源深度最深的地震是1963年发生印度尼西亚伊里安查亚省北部海域的5.8级地震,震源深度786公里。对于同样大小的地震,由于震源深度不一样,对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅,破坏越大,但波及范围也越小。

    地震波按传播方式分为三种类型:纵波、横波和面波。纵波是推进波,地壳中传播速度为5.5~7千米/秒,最先到达震中,又称P波,它使地面发生上下振动,破坏性较弱。横波是剪切波:在地壳中的传播速度为3.2~4.0千米/秒,第二个到达震中,又称S波,它使地面发生前后、左右抖动,破坏性较强。面波又称L波,是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波;其波长大、振幅强,只能沿地表面传播,是造成建筑物强烈破坏的主要因素。



二、为何地震发生时人们难于逃生?
    地震预测是避免或减轻地震灾害的一种重要手段。为此,它应当具有高度的可靠性,预报不准会引起居民不必要的恐慌,给社会、经济带来损失。由于人类至今对地震的成因和规律还认识还很不够,令可靠的预测非常困难。由于地震预测的不可靠性和地震发生时人们缺乏逃生以及避险的训练,特别是城市居民多住高层建筑,逃生时间不够,反倒会因楼道中的拥挤践踏造成伤亡。地震时房屋剧烈摇晃,造成门窗变形,很可能打不开门窗而失去求生的时间,大地震时,人们在房中被摇晃甚至抛甩,站立和跑动都十分困难。

    地震时产生超低频声波(次声波),次声波人耳听不到,但器官能感受得到。人体器官的固有频率在次声频率范围内,次声波频率与人体固有频率一致时会产生共振,就会出现头晕等异常感觉。同时,地震时人类耳朵内部的耳蜗中位觉感受器感受到了你的所处的空间位置的变化,所以,地震时或地震后人会头晕,晕车原理也是这样。恶心,呕吐,都是地震的正常反应。

三、目前常用的三种主要建筑抗震体系

    地震造成的人员伤亡很大程度与建筑物有关,建筑物的倒塌造成的人员伤亡尤为严重。国家在建筑物抗震设计当中,明确提出三个标准:“小震不坏,中震可修,大震不倒。”地震防烈度7度以下(含7度)为小震;8度为中震;9度以上(含9度)为大震。现在随着国民经济的发展,近年来建筑抗震设防标准也有了很大提高。


    人们对建筑物的抗振研究已经进行了长期的研究,并且取得了显著的成果。目前,世界防震领域主要通过三种技术手段来提高房屋的抗震能力:

1.  依靠房屋结构本身的强度,以“硬碰硬”办法抗御地震破坏。比如,目前大连地区普通建筑一般是按照7度抗震设强度进行建设;成都、都江堰、双流等地的建筑物抗震强度也多为7度。唐山大地震后,新城的建设中,建筑物的抗震强度设计要求普遍为“抗震8度”(最高9度),可以抵抗6.5级地震。而数据表明,这些地区地震震中的强度往往会达到9到10度,因此建筑物抗震性低于实际需要。因此提高建筑物的抗震强度是目前最好的抗震防范措施。

2.  结构隔震:通过在房基下加装减振器来进行减震,避免楼房与地震发生共振。据统计,地震频率为1-5赫兹,而9层以下的多层楼房的振动频率与此接近,因此,这种方法为多层建筑防震所普遍采用;

3.  耗能减振:通过给楼房易裂处加装阻尼器,以消耗地震传输的能量,达到防震目的。该办法为框架结构高层建筑所采用。

    在地震频发地带采取有效的抗震措施是十分必要的,各种抗震的方法与技术措施须按具体工程的实际进行考虑和安装,但是目前还没有一个绝对安全的体系,特别是对于难于预料的突发地震以及破坏机理还不十分清楚的多维振动。

四、洛赛声学在建筑抗震领域的研究与发展

    深圳洛赛声学技术有限公司是一家国内领先的、以技术研发与产品创新为导向的国家级高新技术企业,致力于为各类项目和客户提供基于新材料和新技术的、针对建筑、工业与轨道行业的“创新振动与噪声解决方案”。

    近年来,因应国内地震频仍的形势及传统建筑在遭遇地震时产生的巨大破坏,洛赛声学不断加大对地震的研究,通过整合国内外的专业机构和专家资源,探索与研究适合于中国社会经济发展水平与建筑规范的高分子阻尼材料和各类隔振系统,为地震活跃地带的建设事业,以及地震灾后重建工作提供科学、有效与经济的解决方案,造福于国家与社会。




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